CN102731000B - 利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用半水和二水磷石膏生产标准稠度需水量少、强度高的建筑石膏粉的方法，属于建筑石膏生产领域。该方法包括原料煅烧、粉磨和陈化工序，所述原料按重量计为半水磷石膏5～60％，二水磷石膏40～95％。本发明将半水和二水磷石膏配合使用，并严格控制其配比，克服了单独使用半水或二水磷石膏的缺点，使半水和二水磷石膏在性能上相互支持，使制得的建筑石膏粉不但标准稠度需水量少，而且强度高；用磷石膏取代天然石膏生产建筑石膏粉，降低了生产成本，将磷石膏变废为宝，有效地治理了磷石膏废渣对环境的污染和危害，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑石膏生产领域，具体涉及一种利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法。
背景技术
磷石膏是生产磷酸过程中排除的固体废渣，每生产1吨P2O5可得4-5吨的干渣磷石膏。根据湿法磷酸生产工艺的不同，副产的磷石膏成份也不同，如二水法磷酸工艺副产的磷石膏主要成份为CaSO4·2H2O，半水法磷酸工艺副产的磷石膏主要成份为CaSO4·1/2H2O。国内外使用二水法工艺生产磷酸的企业较多，因此对二水磷石膏的研究比较多，而且使用它代替天然石膏生产石膏制品也已经得到了广泛的应用，如公开日期为2006-10-11的中国专利CN1844009介绍了一种利用磷石膏制备建筑石膏的方法，该方法使用碳酸盐石粉预处理二水磷石膏，然后直接煅烧成石膏粉，产品符合国标GB9776-88的要求。使用二水磷石膏制备建筑石膏粉存在以下缺点：（1）二水磷石膏在煅烧成半水石膏过程中需要大量能耗，一部分能耗用于烘干磷石膏中的游离水，另一部分能耗用于除去1.5个分子的结晶水；（2）二水磷石膏制备的建筑石膏粉标准稠度需水量大，强度低，用于生产纸面板和砌块时烘干能耗高；（3）二水磷石膏制备的建筑石膏粉凝结时间快，初凝时间一般在3-5分钟，用于生产粉刷石膏时施工操作时间短，需添加缓凝剂延长凝结时间。
相对于二水磷石膏，由于使用半水法工艺生产磷酸的企业不多，所以直接利用半水磷石膏制备石膏粉的文献很少，国外文献《Influence of the technological parameters on thestructure and properties of hemi-hydrate phosphogypsum》记载工业副产的半水磷石膏虽然晶体结晶度较高，但是形貌不规则，且溶解度很低，所以直接烘干制备的石膏粉强度低，目前，虽然在实验室通过控制工艺制备出了具有粘结性的半水磷石膏，只需要烘干游离水便可制备性能优异的石膏粉，然而这种方法局限于原矿的来源和杂质含量不同，难以在工业生产中实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用半水和二水磷石膏生产标准稠度需水量少、强度高的建筑石膏粉的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，包括原料煅烧、粉磨和陈化工序，所述原料按重量计为半水磷石膏5～60％，二水磷石膏40～95％。
进一步的，所述原料按重量计为半水磷石膏5～30％，二水磷石膏70～95％。
再进一步的，所述原料按重量计为半水磷石膏15～25％，二水磷石膏75～85％。
其中，上述方法中，煅烧工序出料温度控制在140～200℃。
进一步的，煅烧工序出料温度控制在160～180℃。
其中，上述方法中，粉磨工序中控制粉磨粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％。
其中，上述方法中，陈化时间为3～7天。
本发明的有益效果是：根据石膏的水化-硬化机理，石膏浆体的硬化过程就是结晶结构网的形成过程。发明人发现，二水磷石膏炒制成的β半水石膏的溶解度高，且标准稠度需水量大，水化-硬化时可以在较短时间内生成大量晶核、长大以及形成结晶结构网，使得浆体初凝时间快，具有一定的早期强度；当这些结构网继续长大时，就会产生结晶应力，随着结构越密实，形成的水化物晶体越多，结晶应力也就越大，当结晶应力大于当时结构所能承受的限度时，就会导致结构破坏，使最终的硬化体强度降低。而半水磷石膏则相反，半水磷石膏的结晶度较好，溶解度较低，标准稠度需水量相对于β半水石膏大大减少，石膏在水化-硬化时缓慢的生成晶核、长大以及形成结晶结构网，使得浆体初凝时间长，早期强度很低；当这些结构网继续长大，结构密实时，不足以产生结晶应力或产生的结晶应力不会破坏结晶结构网，使得这些结晶结构随着水化-硬化过程的进行越长越大，直到反应结束，最终的硬化体强度较高。半水磷石膏直接烘干成石膏粉没有胶凝性，而二水磷石膏煅烧成石膏粉具有良好的胶凝性能，缺点是煅烧过程中除去游离水和结晶水需要很多能耗。
因此，本发明将半水和二水磷石膏配合使用，并严格控制其配比，克服了单独使用半水或二水磷石膏的缺点，使半水和二水磷石膏在性能上相互支持，取得了预料不到的技术效果，使制得的建筑石膏粉不但标准稠度需水量少，而且强度高；通过不同的原料配比还可以调节凝结时间；在石膏粉的煅烧工艺中能减少大量能耗和时间，又因为制备的石膏粉需水量大幅度减少，所以在生产纸面石膏板和石膏砌块的烘干工序中也能节约大量能耗和时间，降低了生产成本，提高了产量；用磷石膏取代天然石膏生产建筑石膏粉，又从原料上降低了生产成本，将磷石膏变废为宝，有效地治理了磷石膏废渣对环境的污染和危害，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。
利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，包括原料煅烧、粉磨和陈化工序，所述原料按重量计为半水磷石膏5～60％，二水磷石膏40～95％。
本发明按照以上配比生产建筑石膏粉就可保证制备的建筑石膏质量，又可以节省大量能耗。
优选的，为了建筑石膏粉质量更好，所述原料按重量计为半水磷石膏5～30％，二水磷石膏70～95％。
发明人通过试验发现，按本发明方法生产建筑石膏节省的能耗随着半水磷石膏的添加量增大而增加，建筑石膏强度先随着半水磷石膏的添加量增大而增加，待添加量达到20％左右时，石膏粉抗折抗压强度达到最大值，然后随着半水磷石膏的添加量增大而减少，因此，为了使建筑石膏粉的质量最好，所述原料按重量计为半水磷石膏15～25％，二水磷石膏75～85％。
优选的，上述方法煅烧工序出料温度控制在140～200℃。出料温度在140度以下即出料温度过低，建筑石膏中含有相当一部分的二水石膏，建筑石膏强度低，凝结时间延长；出料温度在200度以上时，建筑石膏中含有大量可溶性无水石膏，需水量增大，凝结快，存在假凝现象，质量不稳定。
发明人通过试验发现，煅烧工序出料温度在160℃～180℃时，建筑石膏粉中二水石膏和无水石膏含量少，因此制备的石膏粉质量好，性能稳定，因此，煅烧工序出料温度优选控制在160～180℃。
石膏经过球磨后，比表面积显著增加，标准稠度需水量大幅度降低，强度也相应有较大提高，凝结时间缩短，因此，上述方法中，粉磨工序中优选控制粉磨粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％。
优选的，为了使建筑石膏性能更加稳定，上述方法中，陈化时间为3～7天。
下面同时实施例对本发明的具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。
实施例1
将半水磷石膏、二水磷石膏按20:80的比例配制2kg原料，将原料投入炒锅中炒制，物料温度达到200℃时取出，待物料冷却后球磨至粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，陈化3天制得建筑石膏粉。
实施例2
将半水磷石膏、二水磷石膏按5:95的比例配比2kg原料，将原料投入炒锅中炒制，物料温度达到160℃时取出，待物料冷却后球磨至粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，陈化3天制得建筑石膏粉。
实施例3
将半水磷石膏、二水磷石膏按10:90的比例配比2kg原料，将原料投入炒锅中炒制，物料温度达到180℃时取出，待物料冷却后球磨至粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，陈化3天制得建筑石膏粉。
实施例4
将半水磷石膏、二水磷石膏按40:60的比例配比300t原料，通过喂料机每小时输送20t原料均匀地进入顺流式回转煅烧窑中，控制回转煅烧窑入口温度在550-700℃，出口温度在160-180℃，煅烧好的石膏粉经球磨后粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，通过成品提升机送入成品库冷却、陈化3天后，即可得到合格的建筑石膏粉。
实施例5
将半水磷石膏、二水磷石膏按20:80的比例配比300t原料，通过喂料机每小时输送20t原料均匀地进入顺流式回转煅烧窑中，控制回转煅烧窑入口温度在550-700℃，出口温度在160-180℃，煅烧好的石膏粉经球磨后粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，通过成品提升机送入成品库冷却、陈化3天后，即可得到合格的建筑石膏粉。
对比例1
将300t二水磷石膏原料通过喂料机每小时输送20t原料均匀地进入顺流式回转煅烧窑中，控制回转煅烧窑入口温度在550-700℃，出口温度在160-180℃，煅烧好的石膏粉经球磨后粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％，通过成品提升机送入成品库冷却、陈化3天后，即可得到合格的建筑石膏粉。
实施例1～5和对比例1制备的建筑石膏粉的性能见表1：
表1建筑石膏粉性能表
从实施例和对比例可知，本发明将半水和二水磷石膏配合使用，并严格控制其配比，克服了单独使用半水或二水磷石膏的缺点，使半水和二水磷石膏在性能上相互支持，生产成本低，并且制得的建筑石膏粉标准稠度需水量少，抗折、抗压强度高，取得了预料不到的技术效果。
Claims (6)
1.利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，包括原料煅烧、粉磨和陈化工序，其特征在于：所述原料按重量计为半水磷石膏5～60％，二水磷石膏40～95％；煅烧工序出料温度控制在140～200℃。
2.根据权利要求1所述的利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，其特征在于：所述原料按重量计为半水磷石膏5～30％，二水磷石膏70～95％。
3.根据权利要求2所述的利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，其特征在于：所述原料按重量计为半水磷石膏15～25％，二水磷石膏75～85％。
4.根据权利要求1所述的利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，其特征在于：煅烧工序出料温度控制在160～180℃。
5.根据权利要求1、2或3所述的利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，其特征在于：粉磨工序中控制粉磨粒度为0.2mm方孔筛筛余≤10％。
6.根据权利要求1、2或3所述的利用半水和二水磷石膏生产建筑石膏粉的方法，其特征在于：陈化时间为3～7天。
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